[发明专利]一种抑制连续换相失败的直流功率控制策略

权利要求书

1.一种抑制连续换相失败的直流功率控制策略，其特征在于，包括以下步骤：

A、根据直流运行参数计算换相失败临界电压U_cr1和U_cr2；

B、在第1次换相失败恢复期间，根据交直流系统电气量变化趋势预判连续换相失败风险；

C、根据风险预判结果，发送信号降低直流稳态运行功率；

D、监测换流母线电压，当判断无换相失败风险时，恢复直流稳态功率；

所述步骤A中，换相失败临界电压U_cr1的计算方法如下：

系统稳态运行时直流电流如式(1)所示：

式中：I_d为直流电流，k为换流变压器变比，U_L为换流母线线电压初始有效值，β为触发超前角，γ为逆变侧熄弧角；

当逆变侧交流系统发生三相对称故障且无波形畸变，若交流电压幅值快速跌落，则触发超前角短时间内不突变，变化后的直流电流如式(2)所示：

式中：U′_L表示变化后的换流母线线电压有效值，γ′表示变化后的熄弧角，X_c为换相电抗，k为换流变压器变比，β为触发超前角；

由式(1)、(2)得式(3)所示电流变化关系：

假定直流系统传输功率在故障瞬间未发生变化，直流电压和电流的关系用式(4)表示：

U_diI_d＝U′_diI′_d (4)

式中：U_di和I_d为故障前直流电压和直流电流，U′_di和I′_d为故障后直流电压和直流电流；

考虑到直流电压与交流电压间的关系，如式(5)所示：

式中：U_di0为逆变侧理想空载直流电压，B为串联的桥数，k为换流变压器变比，β为触发超前角；

联解式(3)-(5)，并以极限熄弧角代入，求得换相失败临界电压U_cr1：

式中：U_L为换流母线线电压初始有效值，β为触发超前角，γ为逆变侧熄弧角，γ_min为逆变侧极限熄弧角；

所述步骤A中，换相失败临界电压U_cr2的计算方法如下：

根据单极直流输电联络线等值电路，直流电流由式(7)计算得到：

式中：U_dr0和U_di0分别表示整流侧和逆变侧理想空载直流电压，R_L为直流电阻，R_cr和R_ci分别表示整流侧和逆变侧的等效换相电阻，α表示整流侧触发角，γ为逆变侧熄弧角；

联解式(1)、(5)、(7)，并以极限熄弧角代入解得换相失败临界电压U_cr2：

式中：X_ci为逆变侧等效换相电抗，γ_min为逆变侧极限熄弧角，R_eq表示等效电阻，R_eq＝R_cr+R_L-R_ci，且有R_cr＝(3/π)X_cr；R_ci＝(3/π)X_ci；

所述步骤B中：监测系统运行状态数据，在首次换相失败恢复过程中，电气量变化趋势满足式(9)时，判定直流面临的再次换相失败风险：

式(9)所描述的直流系统运行状态为：在换相失败恢复期间，换流母线电压以下降趋势跌至U_cr1以下，直流有功功率和无功功率均处于上升阶段，即此时直流系统将持续吸收无功，而电压和熄弧角正快速下降；

所述步骤D中当换流母线电压恢复至临界电压U_cr2以上，判断直流无连续换相失败风险，将直流功率恢复至初始值，考虑延时后直流功率于启动动作100ms后恢复到位。

2.根据权利要求1 中所述的抑制连续换相失败的直流功率控制策略，其特征在于:步骤C中，若根据式(9)判断连续换相失败后，则将直流稳态传输功率下降至初始运行状态的95％，考虑延时后直流功率于启动动作100ms后下降到位。